金属极化曲线测定及机理分析

实验一：恒电位法测定阳极极化曲线一．实验目的1． 熟悉恒电位仪测定极化曲线的方法；2． 了解金属钝化现象及活化钝化转变过程二．基本原理极化曲线测量是金属电化学腐蚀和保护中一种重要的研究手段。

测量腐蚀体系的极化曲线，实际就是测量在外加电流作用下，金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度之间的关系。

某些金属在特定介质中存在钝化现象，表面生成一层具有保护作用的钝化膜，其阳极极化曲线如图所示：图1－1. 具有活化钝化转变的阳极极化曲线图中Ⅰ区为活化区，Ⅱ区为钝化过渡区，Ⅲ区为钝化区，此时金属表面生成一层具有保护性的钝化膜，Ⅳ区为过钝化区，钝化膜破裂，极化电流增大。

图中a 点所对应的电流密度为维钝电流密度，b 点所对应的电流密度为致钝电流密度。

为了判定金属在电解质溶液中采用阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化电位，必须测定阳极极化曲线。

三．实验仪器及用品恒电位仪，极化池，参比电极，辅助电极，工作电极，天平，量筒，水浴锅，温度计，搅拌棒，碳酸氢铵，氨水，无水酒精棉，水砂纸，四．实验步骤1． 配制实验溶液100毫升去离子水在水浴中加热至40度左右，放入22.9克碳酸氢铵，用玻璃棒搅拌至完全溶解，再加入9毫升氨水；2． 测定阳极极化曲线用水砂纸打磨工作电极至光亮，用无水酒精棉擦干待用；按照仪器要求连线，盐桥尖端与研究电极齐高，经教师确认无误方可开始实验；极化速度100mv/分钟。

实验完毕后拆线，整理实验台。

lgiab五．实验报告要求1．姓名、学号、班级2．试验目的：根据自己的理解简述3．实验原理：根据自己的理解简述，请勿抄书或实验讲义4．仪器药品及实验步骤：简述5．实验数据在表中列出实验数据6．数据处理作E－lgi曲线图，在图中标明致钝电流密度、维钝电流密度及钝化电位区间，并附表列出。

7．结果分析要求对所得的试验结果进行讨论分析，得出最终结论，文中引用参考文献处用上角标[1]的格式标明，并在试验报告后列出所引用的文献。

极化曲线的测试与分析一．实验目的：掌握测定金属极化曲线的方法；二．实验装置及实验材料1．电化学测量系统（PS-268A型）1台2．计算机1台3．三电极系统（研究电极：试样；参比电极：甘汞；辅助电极；铂）1套4. 低碳钢电化学试样1个5.碳钢挂片试样4个6.过饱和KCl、蒸馏水、丙酮、脱脂棉、砂纸等若干7.量尺、分析天平、量杯、烧杯、毛刷等。

三．实验原理1、电化学腐蚀原理金属腐蚀按腐蚀机理可分为化学腐蚀，电化学腐蚀两类。

电化学腐蚀是指金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏。

其特点是反应过程中金属构成电极，整个系统有阳极失去电子和阴极获得电子及电子流动的产生。

电化学腐蚀服从电化学动力学的基本规律。

当金属浸入电解质溶液时，由于水分子极性的静电作用，或由于金属电子的吸附作用。

在两相界面的两侧将形成由电子层与正离子层组成的双电层。

由于双电层的存在而产生的电位差称为金属―溶液体系的电极电位。

不同的金属在不同的溶液体系中有不同的电极电位。

至今还没有可靠的方法可以测定金属电极电位的绝对值，但可以求其相对值。

通常是指定某一电位稳定的电极为基准电极也叫参比电极或参考电极，人为规定其电位值；再把它与被研究电极组成原电池；测定出原电池的电动势，则被研究电极的电极电位就被测出。

通常采用的参比电极是标准氢电极，但在实际工作中常常采用更方便、更结实的参比电极，如甘汞电极，银－氯化银电极等。

实际上，金属大多是含有杂质的或者以合金的形态存在。

因此，金属浸入电解质溶液后，其界面不是存在单一电极而是存在着几个电极，测得的电位也是其混合值，金属与电解质溶液接触一定时间后，达到的稳定电位值称为该金属在该电解质溶液中的腐蚀电位或自然腐蚀电位，又叫开路电位或混合电位。

腐蚀电位决定于金属材料的成分，金相组织结构，表面状态以及电解质溶液的成分，浓度，温度和PH值等。

腐蚀电位的大小与金属腐蚀速度之间没有简单的对应关系，但其可以大致指出金属的耐腐蚀性。

极化曲线的测定一、实验目的掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。

二、实验原理实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。

在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。

在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。

在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。

铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域：电流密度i 阳极电位φ+图23.1 阳极极化曲线1．从点a 到点b 的电位范围称金属活化区。

此区域内的ab 线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。

a 点即为金属的自然腐蚀电位。

2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。

bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离子与溶液中的-24SO 离子形成4FeSO 沉淀层，阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。

由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表面的pH 逐步增大。

3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。

由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过电位升高，金属的溶解速率急剧下降。

在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。

此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。

对铁电极而言，此时32O Fe 在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。

4.de 段的电位范围称为过钝化区。

在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。

电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。

实验八恒电流法测定金属阴极极化曲线一、实验目的：1．掌握恒电流法测定阴极极化曲线的基本原理和方法；2．运用极化曲线初步判定实施阴极保护的可能性；二、基本原理：对于构成腐蚀体系的金属电极，在外加电流的作用下，阴极的电位偏离其自腐蚀电位向负的方向移动，这种现象称为阴极极化。

电极上通过的电流密度越大，电极电位偏离的程度也越大。

控制外加电流密度，使其由小到大逐渐增加，便可测得一系列对应于各电流值的电位值。

做阴极电位与电流密度的关系曲线，即为恒电流阴极极化曲线。

阴极极化曲线的示意图如下图。

I电流，微安阴极极化曲线极化曲线ABCD明显的分为三段。

当外加阴极电流由I0增加到I B时，由于阴极处于极化的过渡区，电位由φA缓慢的向负的方向移动到φB，其电位变化不大（AB段）。

当外加的阴极电流继续增大到I C时，虽然电流变化不大，电位向负方向移动的幅度却很大。

此时阴极上积累了大量的电子，阴极极化加强，金属得到保护（BC段）。

最小保护电流在I B与I C 之间，最小保护电位在φB到φC之间。

当外加阴极电流继续增加时，阴极电位仍然负移，但幅度变小（CD段），因为此时阴极上增加了氢去极化过程，消耗部分电子。

当电位变到φD时，氢去极化加剧，阴极上大量放氢。

对于氧去极化控制的腐蚀体系，附加搅拌将使溶液的流动速度加快，促进氧的扩散，氧的去极化腐蚀加剧，因此在相同的极化电位下，极化电流相应增加。

三、实验仪器及用品1.PS—1恒电位/恒电流仪2.饱和甘汞电极，铂电极，金属试件（碳钢）3.盐桥（饱和氯化钾溶液）4.试剂瓶2个（一个放饱和KCl，一个放3%NaCl）5.铁夹6.1200#金相砂纸无水乙醇棉球四、实验步骤1.将以打磨的试件用1200#金相砂纸打磨，无水乙醇清洗，脱脂，测面积1cm2。

2.按下面接线3．测自腐蚀电位（1）预热15分钟（2）“断”“恒电位”“电流”“参比”此时，电位显示为自腐蚀电位，但符号相反。

加阴极电流“恒电流”“参比”“通”“电流”（给定电流-50μA）2min,重测自腐蚀电位Φa。

极化曲线的测定与分析极化曲线是指在电化学反应中，电极电势随着电流密度的变化而发生的变化规律，是研究电极反应动力学和电化学测量的基础。

极化曲线的测定和分析是电化学实验中的一项重要内容。

测定方法1. 构建电化学池：将工作电极和参比电极用电极线连接起来，并将它们放置在电解液中，形成电化学池。

2. 测量参比电极的电位：使用电位计对参比电极进行电位测量，并将参比电极作为电位的基准来测量工作电极的电势差。

3. 测量工作电极的电势差：在电极上施加一个小的电压，然后通过电位计测量电极上的电势差，以确定电势差和电流密度之间的关系。

在测量中应尽量控制电极的电流密度，因为过大的电流密度会使电极受到极化和电化学反应速率增加，导致实验结果出现误差。

4. 计算电极反应的动力学参数：在测定的极化曲线中，可以根据电极电势的变化来计算电极反应的动力学参数，如电极动力学参数、反应速率常数等。

这些参数对于优化电化学反应条件、设计电化学反应器和研究电化学反应机理都有重要的实际应用。

分析方法1. 极化曲线分析法：将极化曲线按照电势和电流密度的变化趋势进行分析，可判断电极反应的状态，包括电极未极化状态、极化状态和过极化状态。

在极化状态下，电极电势始终低于理论电势，电极表面存在大量的无法逆反应的电荷，电极反应速率与电流密度成非线性关系。

2. 填充曲线分析法：在填充曲线中，电极电位随着电流密度的增加而上升，然后在某一电流密度上达到峰值，再随着电流密度的增加而下降。

通过分析填充曲线，可以确定电极反应的动力学参数，如电极氧化还原反应的标准电位、反应速率常数、传递系数等。

3. 动力学分析法：动力学分析法是通过测量电极电势与时间的变化来研究电极反应的速率和机制。

在实验中，通过改变反应物浓度、电极的表面积和温度等条件，探究电极反应速率的变化规律，确定电极反应的反应级数、反应速率常数和反应机理等。

极化曲线
是一种快速测定金属腐蚀速度和腐蚀倾向的方法，极化曲线的自腐蚀电位表明了材料的腐蚀趋势，电位越负说明腐蚀趋势越大，而自腐蚀电流密度icorr表明了腐蚀速度的快慢， icorr越大，说明腐蚀速度越快。

icorr是阴极极化曲线和阳极化曲线的塔菲尔区的切线交点对应的电流密度值。

操作参数：采用动电位极化曲线法评价耐蚀性能，测量溶液是3.5%NaCl，在自腐蚀电位±300mV进扫描，扫描速率为50mV/s。

显微硬度评价膜层性能
测定之前，先要将待测磨料制成反光磨片试样，置于显微硬度计的载物台上，通过加负荷装置对四棱锥形的金刚石压头加压负荷的大小可根据待测材料的硬度不同而增减。

金刚石压头压入试样后，在试样表面上会产生一个凹坑。

把显微镜十字丝对准凹坑，用目镜测微器测量凹坑对角线的长度。

根据所加负荷及凹坑对角线长度就可计算出所测物质的显微硬度值。

HV = 常数×试验力/压痕表面积≈0.1891 F/d2。

其最大的优点在于其硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的材料，任意试验力性能不受影响；缺点在于试样要求高，技术要求高，多数停留在实验室使用，致使试验效率低。

仪器操作参数：试验力1.961N（200g），测量系统放大倍数400倍（测量）、100倍（观察），加载时间10s，电源交流电220V。

实验原理
阳极氧化，
它是一种比较传统的表面处理技术，就是把金属或合金放在合适的电解液中作为阳极进行通电、处理，使得金属或合金表面生成一种氧化薄膜的电化学氧化方法。

实验八 极化曲线的测定一、实验目的1、掌握稳态恒电势法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。

2、了解极化曲线的意义和应用。

3、掌握恒电势仪的使用方法。

二、实验原理1、极化现象与极化曲线当电极处于平衡状态，电极上无电流通过时，这时的电极电势称为平衡电势。

当有电流明显地通过电极时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大，电极电势将越来越偏离平衡电势。

这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。

在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。

阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。

超电势的大小与流经电极的电流密度有关，电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。

除电流密度外，影响超电势的因素还有很多，如电极材料，电极的表面状态，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。

金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：M →M n+＋n e此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。

阳极的溶解速度（用电流密度表示）随电势变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。

图3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲线。

图中曲线表明，从A 点开始，随着电势向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。

B 点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。

电势到达C点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D 点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE 段称为过钝化区。

金属电极的极化曲线介绍金属电极的极化曲线是描述金属电极在不同电位下电流与电势之间关系的曲线。

通过研究金属电极的极化曲线，可以了解电极在电化学反应中的行为特性，对电化学领域的研究具有重要意义。

极化曲线的构成极化曲线通常由电流密度（i）和电势（E）之间的关系图示形成。

E轴表示电势，i轴表示电流密度。

在实验中，通过改变电势的值，测量相应的电流密度，得到一系列的数据点，从而绘制出金属电极的极化曲线。

极化曲线的类型1. 极化曲线的基本形状金属电极的极化曲线一般呈现出以下几种基本形状：(1) 直线形直线形极化曲线通常表示电极处于在低电流密度下的平稳状态。

在这种状态下，电极的电化学反应速率与电势之间存在线性关系。

(2) 曲线形曲线形极化曲线通常表示电极发生了某种非均匀的极化过程。

这种非均匀的极化可能是由于电极表面发生了物理或化学变化，导致电化学反应速率与电势的关系不再是线性的。

(3) 反S形反S形极化曲线通常表示电极出现了过渡性的行为。

在某个特定的电势区间内，电极的电化学反应速率明显变化，呈现出S形曲线的倒置。

2. 极化曲线的特征金属电极的极化曲线具有以下几个特征：(1) 线性段极化曲线的线性段通常是在电流密度较低的区域。

在这个区域内，电极的电化学反应速率与电势之间存在着线性关系。

(2) 饱和段极化曲线的饱和段通常是在电流密度较高的区域。

在这个区域内，电极的电化学反应速率已经饱和，不再随电势的增加而增加。

(3) 极化电势极化曲线上的极化电势是指电流密度为零时对应的电势值。

极化电势可以反映电极的活性和稳定性。

(4) 极化电阻极化曲线上的极化电阻是指电流密度与电势之间斜率的倒数。

极化电阻越大，说明电极的极化程度越高。

极化曲线的应用1. 材料研究通过分析金属电极的极化曲线，可以评估材料的耐蚀性和抗氧化性能。

这对于材料的选择和设计具有重要意义。

2. 腐蚀研究金属电极的极化曲线可用于研究金属在不同环境条件下的腐蚀行为和机理。

金属极化曲线的测定实验报告实验名称：金属极化曲线的测定实验目的：通过测定金属极化曲线，了解金属的电化学特性，并探讨金属的腐蚀行为。

实验原理：金属在溶液中的电极反应可以通过极化曲线来了解。

极化曲线是通过在不同电位下测量电流得到的。

极化曲线可分为阳极极化曲线和阴极极化曲线。

阳极极化曲线反应了金属发生氧化反应时的电化学特性，阴极极化曲线反应了金属发生还原反应时的电化学特性。

实验仪器：电极测试仪、电位计、电流计、溶液槽、参比电极、工作电极等。

实验步骤：1. 准备工作：清洗和磨光工作电极，并固定在电极测试仪上。

准备好参比电极和电解槽。

2. 将工作电极和参比电极依次插入电解槽中，保证电极完全浸入溶液中。

3. 打开电极测试仪和电位计，进行零点校准，并调节电位计的电位为初始电位。

4. 开始测量：逐渐改变电位，记录对应的电流值。

首先记录阳极极化曲线，然后通过反向电流去极化，并记录阴极极化曲线。

5. 根据测量数据绘制极化曲线。

实验结果：根据测量得到的数据，绘制得到阳极极化曲线和阴极极化曲线。

根据曲线形状和电流值的变化，分析金属在溶液中的电化学特性和腐蚀行为。

实验讨论和结论：根据测得的极化曲线，可以分析金属的电化学特性和腐蚀行为。

比如当曲线向高电位延伸时，说明金属发生氧化反应，存在腐蚀现象；当曲线向低电位延伸时，说明金属发生还原反应，有防腐效果。

实验注意事项：1. 实验中要谨慎操作电位计和电流计，避免出现误差。

2. 注意溶液的配制和浓度的选择，保证实验的可靠性。

3. 实验结束后要将仪器清洗干净，保养好。

实验总结：通过金属极化曲线的测定，我们可以了解金属的电化学特性以及其在溶液中的腐蚀行为。

这对于研究金属材料的耐蚀性以及腐蚀机理有着重要的意义。

通过实验，我们可以得到有关金属的极化曲线，结合实验结果进行分析，有助于我们深入了解金属在不同环境下的电化学特性和腐蚀行为。

极化曲线的测定及应用一、目的要求1．掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。

通过测定金属铁在H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线求算铁的自腐蚀电位、自腐蚀电流和钝化电位范围、钝化电流等参数。

2．了解不同pH值、Cl－浓度、缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。

3．讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。

二、原理Fe在H2SO 4 溶液中会不断溶解，同时产生H2。

Fe溶解：Fe －2e ＝Fe 2+。

H2析出：2H+ ＋2e ＝H2。

Fe电极和H2电极及溶液构成了腐蚀原电池。

其腐蚀反应为：Fe ＋2H+ ＝ Fe 2+ + H2。

这是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。

当电极不与外电路接通时，阳极反应速率和阴极反应速率相等，Fe溶解的阳极电流I Fe与H2析出的阴极电流I H在数值上相等但方向相反，此时其净电流为零。

I＝I Fe + I H＝0。

I corr＝I Fe＝－I H≠0。

I corr值的大小反映净了Fe在H2SO 4 溶液中的腐蚀速率，所以称I corr为Fe在H2SO 4 溶液中的自腐蚀电流。

其对应的电位称为Fe在H2SO 4 溶液中的自腐蚀电位E corr，此电位不是平衡电位。

虽然，阳极反应放出的电子全部被阴极还原所消耗，在电极与溶液界面上无净电荷存在，电荷是平衡的。

但电极反应不断向一个方向进行，I corr≠0，电极处于极化状态，腐蚀产物不断生成，物质是不平衡的，这种状态称为稳态极化。

它是热力学的不稳定状态。

自腐蚀电流I corr和自腐蚀电位E corr可以通过测定极化曲线获得。

极化曲线是指电极上流过的电流与电位之间的关系曲线，即I=f（E）。

图27-1是用电化学工作站测定的Fe在1.0mol/L H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线图。

ar为阴极极化曲线，当对电极进行阴极极化时，阳极反应被抑制，阴极反应加速, 电化学过程以H2析出为主。

ab为阳极极化曲线，当对电极进行阳极极化时，阴极反应被抑制，阳极反应加速,电化学过程以Fe溶解为主。

一、目的和要求1、 掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。

通过测定Fe 在NaCl 溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流 2、论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用 二、基本原理当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。

此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。

在本实验中，镁合金和钢分别与L 的NaCl 溶液构成腐蚀体系。

镁合金与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极： Mg= Mg 2++2e阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH -钢与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极： Fe= Fe 2++2e阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH - @腐蚀体系进行电化学反应时的阳极反应的电流密度以 i a 表示， 阴极反应的速度以 i k 表示， 当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ϕ。

根据法拉第定律，即在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。

金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。

因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。

金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。

极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。

测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。

在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。

在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为：其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。

极化曲线的测试与分析一．实验目的：掌握测定金属极化曲线的方法；二．实验装置及实验材料1．电化学测量系统（PS-268A型）1台2．计算机1台3．三电极系统（研究电极：试样；参比电极：甘汞；辅助电极；铂）1套4. 低碳钢电化学试样1个5.碳钢挂片试样4个6.过饱和KCl、蒸馏水、丙酮、脱脂棉、砂纸等若干7.量尺、分析天平、量杯、烧杯、毛刷等。

三．实验原理1、电化学腐蚀原理金属腐蚀按腐蚀机理可分为化学腐蚀，电化学腐蚀两类。

电化学腐蚀是指金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏。

其特点是反应过程中金属构成电极，整个系统有阳极失去电子和阴极获得电子及电子流动的产生。

电化学腐蚀服从电化学动力学的基本规律。

当金属浸入电解质溶液时，由于水分子极性的静电作用，或由于金属电子的吸附作用。

在两相界面的两侧将形成由电子层与正离子层组成的双电层。

由于双电层的存在而产生的电位差称为金属―溶液体系的电极电位。

不同的金属在不同的溶液体系中有不同的电极电位。

至今还没有可靠的方法可以测定金属电极电位的绝对值，但可以求其相对值。

通常是指定某一电位稳定的电极为基准电极也叫参比电极或参考电极，人为规定其电位值；再把它与被研究电极组成原电池；测定出原电池的电动势，则被研究电极的电极电位就被测出。

通常采用的参比电极是标准氢电极，但在实际工作中常常采用更方便、更结实的参比电极，如甘汞电极，银－氯化银电极等。

实际上，金属大多是含有杂质的或者以合金的形态存在。

因此，金属浸入电解质溶液后，其界面不是存在单一电极而是存在着几个电极，测得的电位也是其混合值，金属与电解质溶液接触一定时间后，达到的稳定电位值称为该金属在该电解质溶液中的腐蚀电位或自然腐蚀电位，又叫开路电位或混合电位。

腐蚀电位决定于金属材料的成分，金相组织结构，表面状态以及电解质溶液的成分，浓度，温度和PH值等。

腐蚀电位的大小与金属腐蚀速度之间没有简单的对应关系，但其可以大致指出金属的耐腐蚀性。

极化曲线的测定与分析主讲教师:一、实验目的1．掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。

2．通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数。

3．掌握恒电位仪的使用方法。

二、实验原理阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。

为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的3个主要技术参数—致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。

阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。

图1是一条较典型的阳极极化曲线。

曲线ABCDE是恒电位法（即维持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。

当电位从A逐渐正向移动到B点时，电流也随之增加到B点，当电位过B点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始图1 可钝化金属的阳极极化曲线发生。

人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到C。

在C点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流i p 。

当电位增高到D 点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。

从A 点到B 点的范围叫活化区，从B 点到C 点叫活化－钝化过渡区，从C 点到D 点叫钝化稳定区，过D 点以后叫过钝化区。

对应于B 点的电流密度叫致钝电流密度i pp ，对应于C 点或D 点的电流密度叫维钝电流密度i p 。

若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。

用恒电流法测不出上述曲线的BCDE段。

在金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到B点时，电位即由B点跃增到E点，金属进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。

由此可见，只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极化曲线。

本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位，同时测定对应的电流值，并在半对数坐标系上绘成曲线，即为恒电位阳极极化曲线。

金属极化曲线测定及机理分析一、实验目的1. 了解测定金属极化曲线的意义和方法。

2. 了解自腐蚀电势、自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等概念以及它们的测定方法。

3. 了解电化学保护的概念、种类及其意义。

4. 了解CHI电化学工作站基本工作原理，掌握其使用方法。

二、基本原理将一种金属(电极)浸在电解液中，在金属与溶液之间就会形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。

当有外加电流通过此电极(电解)时，其电极电位会发生变化，这种现象称为电极的极化。

如果电极为阳极，则电极电位将向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向负方向偏移，称为阴极极化。

令：(16.1)图16.1 典型的阴、阳极极化曲线对于可逆电极，即为平衡电极电位; 对于不可逆电极，为系统达到稳态时的电极电位，即稳态电极电位，或称自腐蚀电位。

习惯上将电极电流密度为i 时对应的电极电位与平衡电极电位之差定义为在该电流密度时的过电位，用符号表示。

并规定阴、阳极的过电位均为正。

根据上述定义，可以分别写出阴、阳极的过电位计算公式为：过电位是一个很重要的电化学参量。

例如在金属电沉积中，析出金属的过电位越小，消耗的电能也就越少。

在电解提纯工艺中，往往借助改变析出金属的过电位，来改变金属的析出顺序，从而获得所需的金属，达到提纯的目的。

如前所述，过电位的大小与流经电极的电流密度有关，电极电位(或过电位)与电流密度的关系曲线称为极化曲线。

图16.1是一种典型的极化曲线。

随着电流密度的增加，电极电位将越来越偏离平衡电位，亦即过电位将越来越大。

极化曲线还常用半对数座标表示，如图16.2 所示。

考察图16.2 可知，当电流密度较大时，过电位与电流密度的对数成线性关系，即：式(16.4)，式(16.5) 均称为塔菲尔(Tafel)公式。

图16.2 半对数极化曲线示意图事实上，对于任一电极总是同时存在着两个共轭反应(也可存在两对或两对以上的反应)，一是还原反应：(16.6)与之相对应的共轭反应是氧化反应：(16.7)式中o为氧化态；R 为还氧态。

极化曲线测量金属的腐蚀速度一、 目的和要求1. 掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。

通过测定Fe 在NaCl 溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流。

2. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。

二、 基本原理当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。

此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。

以金属锌在盐酸体系中为例：阳极反应： Zn-2e=Zn 2+阴极反应： H ++2e=H 2阳极反应的电流密度以 i a 表示， 阴极反应的速度以 i k 表示， 当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ϕ。

根据法拉第定律，体系通过的电流和电极上发生反应的物质的量存在严格的一一对应关系，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。

金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。

因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。

金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。

极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。

极化曲线在金属腐蚀研究中有重要的意义。

测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。

在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。

还可以通过极化曲线的测量获得阴极保护和阳极保护的主要参数。

在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为：其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。

若以十为底的对数，则表示为b a 、b k 。

这就是腐蚀金属电极的极化曲线方程式，令 ∆E 称为腐蚀金属电极的极化值，∆E ＝0时，I ＝0；∆E>0时，是阳极极化，I>0,体系通过阳极电流。

实验一极化曲线的测定一、实验目的1.掌握用“三电极”法测定不同金属的极化曲线。

2.了解极化曲线的意义和应用。

3.讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。

二、实验概述为了探索电极过程的机理及影响电极过程的各种因素，必须对电极过程进行研究，而在该研究过程中极化曲线的测定乂是重要的方法之一。

在研究可逆电池的电动势和电池反应时电极上儿乎没有电流通过，每个电极或电池反应都是在无限接近平衡下进行的，因此每个电极反应是可逆的。

当有电流通过电池时，则电极的平衡状态被破坏，此时电极反应处于不可逆状态，随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。

在有电流通过电极时，III于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡值的现象称作电极的极化。

根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电位之间关系的曲线称作极化曲线，如图1所示。

A E F图一金属的极化曲线金属的阳极过程是指金属作为阳极，在一定的外电势下发生的阳极溶解过程, 如下式所示:n+~M?M+ne此过程只有电极电位大于其热力学电位时才能发生。

阳极的溶解速度随着电极电位变正而逐渐增大。

这是正常的阳极溶解，但当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到最大值。

此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度的降低，这种现象称为金属的钝化现象。

从A点到B点的电位范围称为金属活性溶解区。

此区域内的AB线段是金属的正常溶解。

A点称为金属的自然腐蚀电位。

从B点到E点称为钝化过渡区。

BE线是山活化态到钝化态的转变过程，B点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度I称为致钝电流密度。

从E点到F点的电位范围称为钝化区。

在此区域内由于金属表面状态发生了变化，使金属的溶解速度降低到最小值，与之对应的电流密度很小，基本上不随电位的变化而变化。

此时的电流密度称为维持钝化的电流密度，其数值儿乎与电位变化无关。

FC段的电位范围称为过钝化区，在此区域，阳极电流密度乂重新随电位增大而增大，金属的溶解速度乂开始增大。

铁的极化曲线物化实验报告铁的极化曲线实验结果的记录与处理：1、Fe在0.1mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。

因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A，钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318?1.602V2、Fe在1.0mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。

因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A，钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318?1.602V3、Fe在1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。

因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A，钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318?1.602V4、Fe在含1%的乌洛托品的1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。